SYSTEMY MATERIAŁOWE: KLASYFIKACJA, FAZY I PRZYKŁADY - CHEMIA - 2026

Te materialne systemy są te, które składają się z materii i które są odizolowane od reszty wszechświata być badane. Materia jest wszędzie, nadając formę i prawdziwe znaczenie percepcjom codziennego życia, ale kiedy chcesz studiować część materii, lekceważysz jej otoczenie i mówisz o systemie materialnym.

Są bardzo zmienne, ponieważ istnieją materiały czyste i kompozytowe, a także różne stany i fazy agregacji. Jak określić granicę między systemem materialnym a jego otoczeniem? Wszystko zależy od rozważanych zmiennych. Na przykład na poniższym obrazku każda kulka cukierków może być badanym systemem.

Jeśli jednak ma być brana pod uwagę zmienna koloru, należy wziąć pod uwagę wszystkie kulki w automacie. Ponieważ maszyna nie jest interesująca, to jest środowisko kulek. W ten sposób system materiałowy przykładu staje się masą marmurów i ich właściwościami (czy to gumy, mięty itp.).

Jednak pod względem chemicznym systemy materiałowe definiuje się jako każdą czystą substancję lub ich mieszaninę, sklasyfikowaną zgodnie z ich aspektami fizycznymi.

Klasyfikacja

Jednorodny system materiałowy

Badana materia może mieć jednolity wygląd, w którym jej właściwości pozostają niezmienne niezależnie od analizowanej próbki. Innymi słowy: ten rodzaj systemu charakteryzuje się na pierwszy rzut oka tylko jedną fazą materii.

Czysta substancja i związki

Jeśli przeanalizowana zostanie czysta substancja, okaże się, że właściwości fizykochemiczne pokrywają się w tych samych wartościach i wynikach, nawet jeśli pobieranych jest wiele próbek (i na różnych obszarach geograficznych).

Na przykład, gdyby porównać próbkę wapnia z próbką z Azji, Europy, Afryki i Ameryki, wszystkie miałyby takie same właściwości. To samo by się stało, gdyby pobrano próbkę czystego węgla.

Z drugiej strony czysty związek również przejawia powyższe. Gdyby było zagwarantowane, że łupek jest wykonany z jednego i jedynego materiału, zostałby zaklasyfikowany jako jednorodny system materiałowy.

Jednak tak się nie dzieje w przypadku próbki minerału, ponieważ na ogół zawiera ona zanieczyszczenia z innych powiązanych minerałów, aw tym przypadku jest to niejednorodny układ materiałowy. Podobnie systemy materialne, takie jak drzewa, kamienie, góry lub rzeki, mieszczą się w tej ostatniej klasyfikacji.

Rozpuszczenie

Ocet handlowy to 5% wodny roztwór kwasu octowego; to znaczy 5 ml czystego kwasu octowego rozpuszcza się w 100 ml wody. Jednak wygląda jak przezroczysta ciecz, mimo że w rzeczywistości jest to połączenie dwóch czystych związków (wody i kwasu octowego).

Heterogeniczny system materiałowy

W przeciwieństwie do jednorodnego, w tej klasie systemu ani wygląd, ani właściwości nie są stałe, są nieregularne w całej swojej rozciągłości.

Ponadto można go poddać fizycznym lub chemicznym technikom separacji, z których ekstrahuje się fazy, z których każda jest uważana za jednorodny system.

Fazy

Górny obraz przedstawia stany materii i ich zmiany. Są one ściśle związane z fazami materii, ponieważ chociaż są takie same, mają pewne subtelne różnice.

Zatem fazy systemu materiałowego to ciało stałe, ciecz i gaz. Oznacza to, że w przypadku określonej materii poddanej analizie może przyjąć dowolną z poprzednich faz.

Jednakże, ponieważ interakcje w ciałach stałych są bardzo silne i zależą od zmiennych, takich jak ciśnienie i temperatura, system może mieć różne fazy stałe lub nie.

Na przykład, związek X, stały w temperaturze pokojowej, ma fazę I; ale gdy ciśnienie na nią jest bardzo wysokie, jej cząsteczki zmieniają się w bardziej zwarty sposób, a następnie następuje przejście z fazy I do fazy stałej II.

Istnieją nawet inne fazy, takie jak III i IV, które wywodzą się z II w różnych temperaturach. W ten sposób jednorodny system materiałowy X pozornej fazy stałej może obejmować do czterech faz stałych: I, II, III i IV.

W przypadku układów ciekłych i gazowych na ogół cząsteczki mogą przyjąć tylko jedną fazę w tych stanach skupienia. Innymi słowy, może nie być fazy gazowej I i fazy gazowej II.

Diagram fazowy

Istnieje wiele diagramów fazowych: niektóre dla pojedynczego związku lub substancji (jak na powyższym obrazku), a inne dla układów dwuskładnikowych (na przykład sól w wodzie) lub trójskładnikowych (trzy składniki).

„Najprostszym” ze wszystkich jest diagram fazowy substancji. Zatem dla hipotetycznej substancji Y jej faza jest reprezentowana jako funkcja ciśnienia (oś y) i temperatury (oś x).

Przy niskich ciśnieniach jest gazem niezależnie od temperatury. Jednak przy zwiększaniu ciśnienia Y gaz osadza się w postaci stałej Y.

Jednak w temperaturach powyżej punktu krytycznego Y gaz skrapla się w ciecz Y, a jeśli ciśnienie również wzrośnie (wzrośnie pionowo na wykresie), ciecz zestala się.

Każda linia przedstawia równowagę między dwiema fazami, które rozdziela: w punkcie potrójnym z gazem stałym, gazem ciekłym, ciałem stałym, cieczą i ciałem stałym.

Ponadto od punktu krytycznego Y nie widać żadnego fizycznego rozróżnienia między fazą gazową a fazą ciekłą: tworzy ona tzw. Płyn nadkrytyczny.

Przykłady

- Balon jest systemem materiałowym, ponieważ jego zawartość jest gazowa, a zatem ma charakter chemiczny; jeśli gaz jest mniej gęsty niż powietrze, balon wzniesie się w niebo.

- Dwuskładnikowy układ woda-olej ma dwie fazy: jedną z wody i drugą, logicznie, z oleju. Zbiór obu to układ niejednorodny, natomiast poszczególne warstwy to układy jednorodne. Jeśli chciałbyś wyekstrahować olej, musiałbyś przeprowadzić ekstrakcję ciecz-ciecz organicznym i lotnym rozpuszczalnikiem.

- System ciało stałe-ciało stałe może składać się z mieszaniny cukru białego i brązowego. Tutaj różnica w kolorze między kryształami sprawia, że ​​jest to układ niejednorodny.

- Woda morska to kolejny przykład jednorodnego systemu materiałowego. Polega na rozpuszczeniu wielu jonów, które odpowiadają za jego charakterystyczny słony smak. Gdyby próbka wody morskiej wyparowała w pojemniku, osadziłaby się w białych solach.

Bibliografia

1. System i jego otoczenie. Pobrane 27 maja 2018 z: chem.libretexts.org
2. Antonio de Ulloa. Systemy materiałowe. . Pobrane 27 maja 2018 z: 2. educarchile.cl
3. Daniel J. Berger. (2001). Pobrane 27 maja 2018 z: bluffton.edu
4. System i otoczenie w chemii. Pobrane 27 maja 2018 z: chemteam.info
5. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (6 lutego 2018). Otwarta definicja systemu w chemii. Pobrane 27 maja 2018 z: thinkco.com
6. Glen Research Center. Fazy ​​materii. Pobrane 27 maja 2018 z: grc.nasa.gov
7. Alison H. (2006-09-15). Uruchomienie balonu. Pobrane 28 maja 2018 r. Z: flickr.com